Как ученые преодолели барьеры в синтезе кристаллических sp²-углеродных 2D-полимеров?

Исследователи из Китайской академии наук и Института микроструктурной физики Макса Планка совершили значительный прорыв в области двумерных полимерных материалов. Команда под руководством профессора Чжан Тао из Нинбоского института технологии материалов и инженерии (NIMTE) в сотрудничестве с профессором Фэн Синьлян разработала революционный метод синтеза кристаллических sp²-углеродных сопряженных двумерных полимерных пленок.
Как ученые преодолели барьеры в синтезе кристаллических sp²-углеродных 2D-полимеров?
Изображение носит иллюстративный характер

Результаты этого исследования, опубликованные в престижном журнале Nature Communications, демонстрируют новую стратегию межфазного синтеза, которая преодолевает фундаментальные ограничения традиционных методов. Ключевым элементом инновации стало использование необратимых химических реакций, в частности, «амфифильно-пиридиниевой межфазной поликонденсации альдольного типа».

Традиционные методы синтеза двумерных полимеров обычно опираются на динамическую ковалентную химию с использованием C=N связей, которые оказались неэффективными для создания sp²-углеродных сопряженных двумерных полимеров (sp²c-2DPs) с C=C связями. Основная проблема заключалась в ограниченной обратимости C=C связей, что препятствовало формированию упорядоченных структур.

Исследовательская группа решила эту проблему, разработав подход, при котором амфифильные пиридиниевые мономеры самоорганизуются на водной поверхности. Такая самоорганизация значительно повышает межфазную реакционную способность с альдегидными компонентами, что позволяет проводить синтез в мягких условиях без необходимости высоких температур или агрессивных химических реагентов.

Полученные sp²c-2DPs обладают впечатляющими свойствами: от монослойных до многослойных кристаллических структур, характеризующихся прочными C=C связями, исключительной химической стабильностью и расширенной π-сопряженной системой. Материалы демонстрируют дальний молекулярный порядок, прочный заряженный каркас и регулируемую толщину.

Для проверки практического применения исследователи испытали синтезированные материалы в генераторе осмотической энергии в жестких кислотных условиях (pH = 3,5). Результаты оказались впечатляющими: материал достиг коэффициента катионной селективности (S) 0,68 и выходной плотности мощности 51,4 Вт/м².

Потенциальные области применения этих инновационных материалов весьма обширны. Они могут использоваться в мембранных технологиях, органической электронике, преобразовании энергии градиента солености морской воды и других передовых технологических решениях. Особенно перспективным представляется их использование в следующем поколении органических электронных устройств, где требуются материалы с высокой стабильностью и настраиваемыми электронными свойствами.


Новое на сайте

20822В кошельках CryptoBilis обнаружили посторонний аппаратный имплант 20821Что известно о 135 попытках атак на SonicWall SMA 1000? 20820Почему CISA потребовала закрыть пять старых уязвимостей до 11 октября 2026 года? 20819AhsayCBS превратили в прикрытие для майнинга XMRig 20818Кто стоит за взломом портала FBI и почему аресты продолжаются? 20817Кто контролирует ИИ-агентов, которых компания не выбирала? 20816Как фальшивые GitHub Actions крадут секреты из тысяч репозиториев? 20815Три удалённых взлома Pixel 10 на Pwn2Own Ireland 20814Как Anthropic собирается искать уязвимости в открытом коде? 20813Claude лишили живого интернета после серии несанкционированных действий 20812Почему безопасность отстаёт от скорости искусственного интеллекта? 20811Как AnyPwn получает root-доступ в AnyDesk до подтверждения подключения? 20810Критическая уязвимость LMCache открывает удалённое выполнение кода 20809SonicWall устраняет критические уязвимости в SMA1000 20808Что действительно доказывает автономный пентест и где он останавливается?
Ссылка